某市110kV中心变电所电气一次部分初步设计
第五章 电气设备的选择
导体和电气的选择，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到到技术先进合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
5.1电气设备选择的一般原则
1.应满足正常运行、检修、短路和过电压状态下的要求，并考虑远景发展。 2.应力求安全使用、技术先进、质量合格和经济合理。
3.应按当地环境条件长期工作条件下选择，按短路条件下校验，保证任何过电压情况下能正常运行。
4.应与整个工程的建设标准协调一致。 5.选择同类设备的品种不宜过多。
6.选用新产品应积极慎重，新产品应具有可靠的实验数据，并经过正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。 5.1.1电气设备选择的一般技术条件
选择的导体和电气应能在正常工作的条件下和发生过电压、过电流等情况下保持可靠运行。
5.1.2按正常工作条件选择电气设备
1.额定电压
电器允许最高工作电压（Ualm）不得低于所接电网的最高运行电压（USm），即Ualm≥
USm。一般情况下，可按电器的额定电压（UN）不低于装设地点电网额定电压（UNS）的条件选择，即UN≥UNS。
2.额定电流
电气设备的额定电流（IN），即在额定周围温度（?0）下的长期允许电流，考虑实际温度后，应不小于回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流（Imax），即
KIN≥Imax或KIal≥Imax (5.1)
式中 K—— 综合校正系数。
以下列出主要回路的最大持续工作电流的计算公式： 变压器回路：
Imax?1.05ITN?1.05STN(3UTN) (5.2) 母线回路：中低压母线，取母线上最大一台主变的最大持续工作电流； 高压母线：
Imax?(nSTN?S穿越?S高压负荷)（3UN) (5.3)
出线回路： 单回线 ：
Imax?Pmax远（3UNcos?)(1??%) (5.4) 双回线 ：
Imax?0.8P??max远（3UNcos?)(1??%) (5.5)
分段回路：
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Imax?(0.5—0.8)ITN (5.6)
母联回路：取母线上最大一台主变的最大持续工作电流。 3.按当地环境条件校验
海拔条件：海拔在1000m以下时，可不考虑海拔条件；海拔在1000m及以上时，需考虑海拔对电气设备选择的影响。
温度条件：我国电气设备使用的额定环境温度分别为+40℃和+35℃。不同安装地区有不同的实际温度，表5.1列出了电气设备环境温度的确定方法，后面数据是本所实际环境温度。
表5.1 电气设备在不同安装场所的实际环境温度 实际环境温度?0（℃） 本所对应数值（℃）30 屋外 最热月平均最高温度 裸导体 屋内 最热月平均最高温度+5 35 40 屋外 年最高温度 电器 屋内 最热月平均最高温度+5 35 其它条件：电气设备的选择中，有些设备还要考虑到日照、风速、冰雪、污秽等环境条件的影响。 电气设备 安装场所 5.1.3 按短路情况校验 1.短路热稳定校验
导体热稳定校验条件：
S≥Smin?QKKSC (5.7)
式中 S、Smin—— 导体的实际截面、允许最小截面，mm2； Qk—— 短路热效应，（kA）2·s； KS—— 导体集肤效应系数； C—— 热稳定系数。 电器热稳定校验条件：
It2?t≥QK (5.8) 式中 It—— t秒时的短路电流，kA；
2.短路动稳定校验
导体动稳定校验条件：
ies≥ish 或 Ies≥Ish (5.9) 式中 ies（Ies）—— 动稳定电流峰值（有效值），kA； ish（Ish）—— 短路冲击电流峰值（有效值），kA。 电器动稳定校验条件：
?al≥?max (5.10)
式中 ?al、?max—— 导体允许应力、最大应力，Pa。
3.短路计算时间
t 导体热稳定校验的计算时间（tK）应为主保护动作时间（pr1）和断路器全开断动作时间（tab）之和，即
tK?tpr1?tab。
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t电器热稳定校验的计算时间（tK）为后备保护动作时间（pr2）和断路器全开断动作
t?tpr2?tab时间（tab）之和，即 K。
4.其它方面校验
除以上各方面的校验外，电器还应进行绝缘水平方面的校验，导体还应进行共振（硬导体特有）、电晕等方面的校验。
5.2 高压电气设备
选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
1.电压
选用的电器允许最高工作电压，Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug 2.电流
选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即Ie>Ig
校验的一般原则：
（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。
（2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3.短路的热稳定条件
2td\222?Qd Qd?Q??10td/2?IrtIIItd
Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（kA2S）
2
It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kAS） T——设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算
t=td+tkd式中td ——继电保护装置动作时间内（S）
tkd——断路的全分闸时间（s）
热稳定校验 I2t*t>= QK
It、t-----电器允许通过的热稳定电流和时间 QK----短路电流热稳定效应
4.动稳定校验
电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：
ich?idw Ich?Idw
?12?I ——短路冲击电流幅值及其有效值
iI ——允许通过动稳定电流的幅值和有效值
I>= I
I、I-----短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值
ch上式中 ichdwdwesessh
sh5.绝缘水平
在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。
由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。
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高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。 5.2.1 断路器选择与校验
1.断路器形式的选择
除需要满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行，维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6—220kV的电网一般选用少油断路器，QF选择的具体技术条件如下：
（1）电压：Ug(电网工作电压)≤Un
（2）电流：Ig.max (最大工作持续电流) ≤In （3）开断电流：Idt≤Ikd
Idt—QF实际开短时间t秒的短路电流周期分量 Ikd—QF的额定开断电流 （4）动稳定： ich≤imax
ich—QF极限通过电流峰值 imax—三相短路电流冲击值
（5）热稳定： I2∞tdz≤It2t
I∞—稳态三相短路电流
tdz=tz+0.05β
,,,,
β=I/I∞和短路电流计算时间t，可从（发电厂电气部分课程设计参考资料）短路电流同期分量等值时间t从而计算tdz。 2.QF选择
根据以下条件选择QF
电压：Ug(电网工作电压) ≤Un ； 电流：Ig.max (最大工作持续电流) ≤In
各回路的Ig.max见表4.1
表5.2QF型号及参数 型号 额定电压kV 110 110 36 10 10 额定电流A 额定开断电流kA 动稳定电流kA 80 80 80 80 29.4 热稳固有分闸定电时间S 流kA 31.5 31.5 25 31.5 17.3 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.06 ≤0.06 ≤0.05 合闸时间S ≤0.12 ≤0.12 ≤0.06 ≤0.06 ≤0.2 T110kVOFPI-110 侧 110kVOFPI-110 侧出线 35kV出HB35 线侧 T10kVLN2-10 侧 10kV出ZN4-10C 线侧 站用 DW5-400 1250 31.5 1250 31.5 1250 25 1250 31.5 600 17.3 OFPI-110号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分） HB35号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分）
0.4-0.38 400 2 0
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HB-10号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分）
ZN4-10C号QF见（电力工程电气设备手册—电气一次部分） 3.QF校验
校验110kV侧QF
开断电流：
Idt≤Ikd
Idt=3.6kA Ikd=31.5kA
Idt＜Ikd
动稳定：
ich≤imax
ich =9.18kA imax=80 kA
ich＜imax 热稳定：
I2∞tdz≤It2t
β,,=I,,/I∞=3.6/3.6=1 t=2+0.03=2.03
查《发电厂电气部分课程设计》参考资料
tz=1.65S
tdz=tz+0.05β,,=1.65+0.05=1.70S
I2∞tdz=3.62×1.7=22.032[(kA)2.S]
It2t=31.5×31.5×3=2976.7[(kA)2.S]
则I2∞tdz＜It2t经以上校验此QF满足各项要求。
4.校验变压器35kV侧QF 开断电流：
Idt≤Ikd
Idt=7.8kA Ikd=25kA
Idt＜Ikd
动稳定：
ich≤imax
ich =19.89kA imax =80kA
ich＜imax
热稳定：
I2∞tdz≤It2t
β,,=I,,/I∞=7.8/7.8=1 t=2+0.06=2.06
查熊信银主编的《发电厂电气部分》
tz=1.65S
tdz=tz+0.05β,,=1.65+0.05=1.70S
I2∞tdz=7.82×1.70=103.43[(kA)2.S] It2t=25×25×3=1875[(kA)2.S]
则I2∞tdz＜It2t经以上校验此QF满足各项要求。
5.校验10kV侧QF 开断电流：
Idt≤Ikd
Idt=5.3kA Ikd=31.5kA
Idt＜Ikd
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